Sen sijaan, että investoisimme hiukkaskiihdyttimiin täällä maan päällä, fyysikot saattavat harkita vain muutaman tähden räjäyttämistä. Kun hiukkaset liikkuvat jäännöksen ympärillä, valtavat magneettikentät kiihdyttävät niitä lopulta lähestyen valon nopeutta. Chandran kuvat osoittavat, että hiukkaset kiihdytetään teorioiden ennustamaan enimmäisnopeuteen.
NASA: n Chandran röntgenvalvontakeskuksen avulla on paljastettu uusia vihjeitä kosmisten säteiden alkuperästä, salaperäisistä korkeaenergisista hiukkasista, jotka pommittavat maata. Erityisen yksityiskohtainen kuva räjähtäneen tähden jäännöksistä tarjoaa tärkeän kuvan kosmisen säteen luomisesta.
Tähtitieteilijät ovat ensimmäistä kertaa kartoittaneet kosmisen säteen elektronien kiihtyvyyden supernoovan jäännöksessä. Uusi kartta osoittaa, että elektronit kiihtyvät lähellä teoreettisesti enimmäisnopeutta. Tämä löytö antaa pakottavia todisteita siitä, että supernoovan jäännökset ovat avainasemassa varautuneiden hiukkasten virittämiseksi.
Kartta luotiin Cassiopeia A: n kuvasta, joka oli 325-vuotias jäännös, joka syntyi massiivisen tähden räjähtävässä kuolemassa. Kuvan siniset, raikkaat kaarit jäljittävät laajentuvan ulkoisen iskun aallon, missä kiihtyvyys tapahtuu. Kuvan muut värit osoittavat miljooniin asteisiin kuumennetun räjähdyksen roskat.
"Tutkijat ovat 1960-luvulta lähtien väittäneet, että kosmiset säteet on luotava iskun yhteydessä olevien magneettikenttien sotkeutumiseen, mutta täällä voimme nähdä tämän tapahtuvan suoraan", sanoi Michael Stage Massachusettsin yliopistosta, Amherst. "Kosmisen säteilyn selittäminen auttaa meitä ymmärtämään muita salaperäisiä ilmiöitä korkeaenergisessa universumissa."
Esimerkkejä ovat varautuneiden hiukkasten kiihtyminen korkeisiin energioihin monissa erilaisissa kohteissa, aina maapallon magneettikuvakeesta aiheutuviin iskuihin mahtaviin extragalaktisiin suihkukoneisiin, joita tuottavat supermassiiviset mustat aukot ja jotka ovat tuhansia valovuosia pitkiä.
Tutkijat olivat aikaisemmin kehittäneet teorian selittää, kuinka varautuneet hiukkaset voidaan kiihdyttää erittäin suuriin energioihin - kulkevat melkein valon nopeudella - pomppimalla edestakaisin sokkiaalon yli monta kertaa.
"Elektronit ottavat nopeuden joka kerta, kun ne kimpoavat iskun edestä, kuten he ovat relativistisessa flipperilaitteessa", kertoi joukkueen jäsen Glenn Allen, Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge. "Magneettikentät ovat kuin puskurit ja isku on kuin räpylä."
Analysoidessaan valtavaa tietojoukkoa, ryhmä pystyi erottamaan kiihtyvistä elektroneista tulevat röntgenkuvat kuumennetusta tähtien roskista tuleviin. Tulokset viittaavat siihen, että jotkut näistä elektroneista kiihtyvät nopeudella, joka on lähellä teorian ennustamaa maksimia. Kosmiset säteet koostuvat elektronista, protoneista ja ioneista, joista vain elektronien hehku on havaittavissa röntgensäteissä. Protonien ja ionien, jotka muodostavat suurimman osan kosmisista säteistä, odotetaan käyttäytyvän samalla tavalla kuin elektronit.
"On mielenkiintoista nähdä alueita, joilla kosmisten säteilyjen tuottama hehku todella ylittää 10 miljoonan asteen kaasun, jota supernoovan iskut aallot kuumentavat", kertoi myös John Mouck, MIT. "Tämä auttaa meitä ymmärtämään paitsi kuinka kosmiset säteet kiihtyvät, myös kuinka supernoovan jäänteet kehittyvät."
Kun iskun aallon takana olevien kosmisten säteiden kokonaisenergia kasvaa, iskun takana oleva magneettikenttä muuttuu, samoin kuin itse iskuaallon luonne. Iskujen olosuhteiden tutkiminen auttaa tähtitieteilijöitä jäljittämään supernovan jäännöksen muutokset ajan myötä ja lopulta ymmärtämään paremmin alkuperäisen supernoovan räjähdyksen.
NASA: n Marshall-avaruuslentokeskus, Huntsville, Alabama, hallinnoi viraston tiedeoperaatio-osaston Chandra-ohjelmaa. Smithsonian Astrophysical Observatory ohjaa tiede- ja lentotoimintaa Chandran röntgenkeskuksesta, Cambridge, Mass.
Alkuperäinen lähde: Chandra-lehdistötiedote
